4-17 有一单壳程双管程列管换热器，管外用120℃饱和蒸汽加热，干空气已12m/s的流速在管内流过，管径为?38mm?2.5mm，总管数为200根，已知传热系数为150W/(m2?K)，空气进口温度为26℃，要求空气出口温度为86℃，试求： （1）该换热器的管长应多少？
（2）若气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而将管径增大为
?54mm?2mm，总管数减少20%，此时的出口温度为多少？（不计出口
温度变化对物性的影响，忽略热损失）
解：T=120,t1=26,t2=86,n=200,do=38mm=0.038m,di=33mm=0.033m u=12m/s,doˊ=54mm=0.054m,diˊ=50mm=0.05m,nˊ=160,
Vs=200?di2u?200??0.0332?12?2.053m3/s
44??Vsˊ=160?di'2u?160??0.052?12?3.77m3/s
44??空气在进出口平均温度56℃下的密度为比热容为cpc?1.005?103J/(kg?K) （1）qmc?2.053?1.073?2.203kg/s
273?1.293?1.073kg/m3
273?56Q?qmccpc(t2?t1)?2.203?1.005?103?(86?26)?132.84?103W?tm?(120?26)?(120?86)60??59120?2694lnln120?8634Q132.84?103L???6.29mKo?tmn?do150?59?200???0.038（2）管径增大，传热系数也应有所变化，但从题目所给条件无法求出管径改变后的传热系数，故仍按原传热系数计算： 令空气出口温度为t2ˊ
'SO?160???0.054?6.29?170.73m2''Q'?2.203?1.005?103?(t2?26)?2214(t2?26)W't2?26?t?120?26ln'120?t2'm
''?tm由 Q'?KOSO 得：
't2?262214(t?26)?150?170.73?94ln'120?t2'2ln94150?170.7394??11.57,?105564.9 ''2214120?t2120?t2't2?120oC4-18 有一套管换热器，外管直径为?116mm?4mm，内管直径为内管中的溶液由40℃被加热至80℃，流量为4500kg/h，?54mm?2mm。
平均比热容为1.86kJ/(kg?K)。套管环隙内有120℃饱和水蒸气冷凝，冷凝潜热为2206kJ/kg。管内溶液传热系数为1030W/(m2?K)，环隙内蒸气冷凝传热系数为6000W/(m2?K)，垢层热阻及管壁热阻、换热器热损失均可忽略，试求：（1）加热蒸气消耗量kg/h；（2）套管换热器的有效长度为多少米？ 解：（1）加热蒸气消耗量
Q?qm,Ccp,c(t2?t1)?qm,h?4500?1.86?103?(80?40)?93000W 3600Q93000??0.04215kg/s?152kg/h rh2206?103（2）套管换热器的有效长度
KO?1do1?di?i?o?1541?50?10306000?823W/(m2?K)
?tm?(T?t1)?(T?t2)(120?40)?(120?80)??57.7K
(T?t1)120?40lnln120?80(T?t2)Q??doL,KO?tmSO?Q93000L???11.55mKO?tm?do823?57.7???54?10?3
4-19 一单管程列管换热器，由940根?19?2mm，长3m的换热管组成。今用该换热器将30000kg/h的空气由20 ℃ 加热到95℃，换热管外的加热介质为100 ℃的饱和水蒸气。已知水蒸气冷凝的给热系数?o为5000 W/㎡?K，空气在定性温度下的物性为：? =0.02cP，Cp=1.0kJ/kg?K，?=0.031W/m?K，Pr=0.71，管壁、垢层热阻及热损失均可忽略。试问该换热器是否合用？ 解：
qm,C?300002?50.19kg/(m?s)23600?940?0.785?0.015Gsd50.19?0.015?37644?104?30.02?10
Q?dRe?du?????L3??60d0.015?0.031W?i?0.023Re0.8Pr0.4?0.023??376440.8?0.710.4?189.720.01530000?1.0?103(95?20)?625000W3600?t大??t小95?20??27oC?t100?20lnln大100?95?t小m?K
?tm?Ki?1115?189.75000?19?184Wm2?K
Si?Q625000??125.8m2K??tm27?184换热器实际提供的传热面积为：
Si实?940?3.14?3?0.015?132.8m2Si实?Si 该换热器合用。
第六章 气体吸收
6-1 总压为101.3kPa的某混合气体中各组分的含量分别为
H223.3%,CH442.9%,C2H425.5%,C3H88.3%（以上均为体积分数）。试求各
组分的摩尔分数、比摩尔分数及混合气体的摩尔质量。
解：由于压力不太高、温度不太低时气体都可以看作是理想气体，它们的体积分数就是摩尔分数，则
y1?0.233,Y1?y10.233??0.304 1?y11?0.233y20.429??0.751 1?y21?0.429y30.255??0.342 1?y31?0.255y40.083??0.091 1?y41?0.083y2?0.429,Y2?y3?0.255,Y3?y4?0.083,Y4?M?0.233?2?0.429?16?0.255?28?0.083?44?18.122kg/mol
6-2 某混合气体中含有2%（体积分数）CO2，其余为空气。混合气体温度为30℃，总压强为506.6kPa。从手册中查得时在水中的亨利系数E?1.88?105kPa，试求溶解度系数H及相平衡常数m，并计算100g与该气体相平衡的水中溶有多少克CO2。
y1?0.02,Y1?y10.02??0.0204,P?506.6kPa,1?y11?0.02E1.88?10??371.1P506.65解：
E?1.88?105Pa?188kPa,m?X1*?Y10.0204Y??5.5?10?5,x?1?5.5?10?5 m371.11?Y1100g水合100/18=5.56mol,则100g水可溶解的量为